電鍍裝置及電鍍方法
【專利說明】電鍍裝置及電鍍方法
[0001]本申請為分案申請，其原申請是于2008年12月4日向中國專利局提交的專利申請，申請?zhí)枮?01210570167.2，發(fā)明名稱為“電鍍裝置及電鍍方法”。
技術領域
[0002]本發(fā)明涉及對半導體晶片等被電鍍體(基板)的表面進行電鍍的電鍍裝置及電鍍方法；尤其涉及適合在設置于半導體晶片表面的細微的布線用槽或孔、保護層開口部形成鍍膜，或者在半導體晶片的表面形成與封裝的電極等電連接的凸點(凸起狀電極)的電鍍裝置及電鍍方法。
【背景技術】
[0003]例如在TAB(Tape Automated Bonding，卷帶自動結合)或倒裝片中，目前正廣泛推行在形成了布線的半導體芯片表面的預定地方(電極)形成金、銅、焊錫、鎳或者將這些材料多層層疊起來的凸起狀連接電極(凸點)，通過該凸點與封裝電極或TAB電極電連接。作為形成這種凸點的方法有電鍍法、蒸鍍法、印刷法、滾動凸點(求一少/^文)法等各種方法，但隨著半導體芯片I/O數(shù)量的增加、間距變細，大多使用能夠細微化、性能比較穩(wěn)定的電鍍法。
[0004]如果采用電鍍法，能夠容易地獲得高純度的金屬膜(鍍膜)，而且不僅金屬膜的成膜速度快，還能夠比較容易地控制金屬膜的厚度。并且，在往半導體晶片上形成金屬膜的過程中，為了追求高密度的安裝、高性能和高的成品率，還嚴格要求面內膜厚的均勻性。如果采用電鍍，通過使電鍍液中金屬離子供給速度的分布和電位分布均勻，期待能夠獲得面內膜厚均勻性好的金屬膜。
[0005]作為采用了所謂浸漬方式的電鍍裝置，我們知道內部具有保存電鍍液的電鍍槽，在電鍍槽的內部彼此相對并且互相垂直地配置了水密性地密封了外周邊緣保持在基板保持架上的基板(被電鍍體)以及保持在陽極保持架上的陽極，在陽極與基板之間配置了由中央形成了中央孔的電介質構成的調整板(regulat1n plate)，并且在調整板與基板之間配置了攪拌電鍍液的攪拌器的裝置(參照例如專利文獻I)。
[0006]如果采用專利文獻I所記載的電鍍裝置，將電鍍液收容到電鍍槽內，將陽極、基板和調整板浸漬到電鍍液中，同時通過導線將陽極連接到電鍍電源的陽極上、將基板連接到電鍍電源的陰極上，在陽極與基板之間施加預定的電鍍電壓，通過這樣在基板的表面析出金屬，形成金屬膜(鍍膜)。并且在電鍍時用配置在調整板與基板之間的攪拌器攪拌電鍍液，通過這樣將足夠量的離子均勻地提供給基板，形成膜厚更均勻的金屬膜。
[0007]專利文獻I記載的發(fā)明在陽極和配置在與該陽極相對的位置上的基板之間配置有在圓筒體內部具有電鍍液流路的調整板，用該調整板調節(jié)電鍍槽內的電位分布，通過這樣調節(jié)在基板表面形成的金屬膜的膜厚分布。
[0008]并且提出過通過盡量縮短浸漬在電鍍槽內的電鍍液中配置的調整板與被電鍍物(被電鍍體)之間的距離，使被電鍍物的整個表面的電位分布更加均勻，來形成膜厚更均勻的金屬膜的電鍍裝置的方案(參照例如專利文獻2)。
[0009]近年來，為了實現(xiàn)更高的裝置生產率，強烈要求將形成預定膜厚的鍍膜所需要的電鍍時間縮短到以往時間的2/3左右。為了以更短的時間對某一電鍍面積進行預定膜厚的電鍍，需要流過大的電流以高的電鍍速度進行電鍍，即需要以高的電流密度進行電鍍。但是，如果用現(xiàn)有的一般的電鍍裝置和運行方法以高的電流密度條件進行電鍍的話，則具有電鍍膜厚的面內均勻性變差的傾向。電鍍膜厚的面內均勻性要求比以往增高，具有高的水準。因此，像專利文獻2所記載的那樣縮短調整板與被電鍍物之間的距離在以高電流密度的電鍍條件進行電鍍時變得更加重要。
[0010]作為以高電流密度的條件進行電鍍的問題點，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，如果用以往一般的電鍍裝置及運行方法以高電流密度的條件進行電鍍，則電鍍形成的凸點具有頂端形狀不平坦，變成尖凸形狀的傾向。雖然目前正在開發(fā)中的WL-CSP (Wafer Level-Chip SizePackage,圓片級芯片尺寸封裝)技術在通過電鍍形成凸點后用樹脂被覆凸點，但如果凸點的頂端為尖凸形狀的話，為了被覆整個凸點必須堆積過量的樹脂，使成本增加。而且，當堆積樹脂時，為了使表面平滑，用被稱為刮板的刮刀將樹脂表面推平，但如果是局部變尖凸的高的凸點，用刮刀(squeegee)推平樹脂表面時存在凸點倒塌的問題。并且，在用樹脂被覆凸點后，通過機械拋光將樹脂和凸點削到預定的厚度，但此時也必須削去過多堆積的量的樹脂，使成本增加。
[0011]提出過以5cm/sec?20cm/sec的速度驅動攪拌電鍍液的一對攪拌棒中的一根、以25cm/sec?70cm/sec的速度驅動另一根，電鍍具有通孔的印刷電路板的電鍍裝置及電鍍方法(參照例如專利文獻3)。但是，即使一邊以這樣的速度分別移動一對攪拌棒一邊進行電鍍，也不能形成頂端形狀平坦的凸點。
[0012][專利文獻I]JP W02004/009879號小冊子
[0013][專利文獻2]日本特開2001-329400號公報
[0014][專利文獻3]日本特開2006-41172號公報

【發(fā)明內容】

[0015]本發(fā)明就是鑒于上述問題，其目的是要提供一種在對半導體晶片等被電鍍體(基板)進行電鍍時，即使以高電流密度的條件進行電鍍也能夠形成頂端形狀平坦的凸點、也能形成電鍍面內具有良好的均勻性的金屬膜的電鍍裝置及電鍍方法。
[0016]本發(fā)明第I方案為一種電鍍裝置，其特征在于，具有:保持電鍍液的電鍍槽；浸漬到上述電鍍槽內的電鍍液中而配置的陽極；保持被電鍍體，并配置在與上述陽極相對的位置上的保持架；配置在上述陽極與被上述保持架保持的被電鍍體之間，與該被電鍍體平行地往復移動來攪拌電鍍液的攪拌器；以及對驅動上述攪拌器的攪拌器驅動部進行控制的控制部；上述控制部控制上述攪拌器驅動部，使得上述攪拌器移動速度絕對值的平均值為70 ?100cm/sec。
[0017]這樣一來，通過使配置在陽極與被電鍍體之間的攪拌器以速度絕對值的平均值為70?lOOcm/sec的速度(高速)動作來攪拌電鍍液，在例如形成凸點時，能夠給為了形成凸點而預先形成的保護層孔內提供足夠并且均勻的離子，即使以高電流密度的電鍍條件也能夠形成頂端形狀平坦的凸點。
[0018]本發(fā)明第2方案為具有以下特征的第I方案的電鍍裝置:上述攪拌器由具有格子部的板狀部件構成。
[0019]本發(fā)明第3方案為具有以下特征的第2方案的電鍍裝置:上述板狀部件具有3?5mm的固定厚度。
[0020]本發(fā)明第4方案為具有以下特征的第2或第3方案的電鍍裝置:上述攪拌器與上述被電鍍體之間的距離為5?Ilmm0
[0021]本發(fā)明第5方案為具有以下特征的第I方案的電鍍裝置:還具有由電介質構成、配置在上述陽極與上述攪拌器之間的調整板；上述調整板具有筒狀部和凸緣部，所述筒狀部的內徑沿著上述被電鍍體的外形；所述凸緣部連接到該筒狀部的上述陽極一側端部的外周面上，阻斷上述陽極與上述被電鍍體之間形成的電場。
[0022]這樣一來，通過在陽極與攪拌器之間配置調整板，使被電鍍體的整個面上的電位分布更加均勻，由此，即使在高電流密度的電鍍條件下也能夠提高被電鍍體上形成的金屬膜(鍍膜)在電鍍面內的均勻性。
[0023]本發(fā)明第6方案為具有以下特征的第5方案的電鍍裝置:上述筒狀部的被電鍍體一側的端部與上述被電鍍體之間的距離為8?25mm。
[0024]筒狀部的被電鍍體一側的端部與上述被電鍍體之間的距離優(yōu)選在12?18mm。
[0025]本發(fā)明第7方案為具有以下特征的第I方案的電鍍裝置:上述保持架具有向外突出的保持架臂，上述電鍍槽具有與上述保持架臂接觸、懸吊支承上述保持架的保持架支承部；在上述保持架臂與上述保持架支承部的接觸部位設置有將該保持架臂固定在保持架支承部上的固定機構。
[0026]由此，在用電鍍槽懸吊支承保持架時，即使例如使攪拌器高速移動時電鍍液的流動使保持架承受向后的壓力，也能夠防止保持架搖擺或傾倒。
[0027]本發(fā)明第8方案為具有以下特征的第7方案的電鍍裝置:上述固定機構由設置在上述保持架臂和上述保持架支承部中的至少一個上的磁鐵構成。
[0028]由此，能夠利用磁力提尚保持力ο
[0029]本發(fā)明第9方案為具有以下特征的第7或第8方案的電鍍裝置:在上述保持架臂與上述保持架支承部的接觸部至少雙方的一部分上，具有在上述電鍍槽中懸吊支承上述保持架時互相接觸而閉合的觸點；通過該觸點閉合給被電鍍體供電。
[0030]這樣一來，通過在保持架臂與保持架支承部接觸部的至少雙方的一部分上設置觸點，在用電鍍槽懸吊支承保持架時，能夠確實地使保持架臂一側的觸點與保持架支承部一側的觸點接觸。
[0031]本發(fā)明第10方案為一種電鍍方法，其特征在于，將陽極和被電鍍體彼此相對地設置在電鍍槽內的電鍍液中；一邊在上述陽極與上述被電鍍體之間施加電壓，一邊使配置在上述陽極與上述被電鍍體之間的攪拌器以絕對值的平均值為70?lOOcm/sec的移動速度與上述被電鍍體平行地往復移動。
[0032]本發(fā)明第11方案為具有以下特征的第10方案的電鍍方法:上述攪拌器為具有格子部的板狀部件。
[0033]本發(fā)明第12方案為具有以下特征的第11方案的電鍍方法:上述板狀部件具有3?5mm的固定厚度。
[0034]本發(fā)明第13方案為具有以下特征的第11或第12方案的電鍍方法:上述攪拌器與上述被電鍍體之間的距離為5?Ilmm0
[0035]本發(fā)明第14方案為具有以下特征的第10方案的電鍍方法:將調整板配置在上述陽極與上述攪拌器之間，所述調整板由電介質構成，具有筒狀部和凸緣部，所述筒狀部的內徑沿著上述被電鍍體的外形；所述凸緣部連接到該筒狀部的上述陽極一側端部的外周面上，從而阻斷上述陽極與上述被電鍍體之間形成的電場。
[0036]本發(fā)明第15方案為具有以下特征的第14方案的電鍍方法:上述筒狀部的被電鍍體一側的端部與上述被電鍍體之間的距離為8?25mm。
[0037]筒狀部的被電鍍體一側的端部與被電鍍體之間的距離優(yōu)選為12?18mm。
[0038]本發(fā)明第16方案為一種電鍍裝置，其特征在于，具有:保持電鍍液的電鍍槽；浸漬到上述電鍍槽內的電鍍液中而配置的陽極；保持被電鍍體，配置在與上述陽極相對的位置上的保持架；配置在上述陽極與被上述保持架保持的被電鍍體之間，與該被電鍍體平行地往復移動來攪拌電鍍液的攪拌器；以及對驅動上述攪拌器的攪拌器驅動部進行控制的控制部；上述電鍍槽用內部有多個電鍍液通孔的分隔板分隔成上面的被電鍍體處理室和下面的電鍍液分散室；上述電鍍液分散室內配置有確保電鍍液分散流動并屏蔽電場的屏蔽板。
[0039]這樣一來，通過分隔板將電鍍槽分隔成上面的被電鍍體處理室和下面的電鍍液分散室，在電鍍液分散室內設置屏蔽板，抑制電場迂回電鍍液分散室內從陽極向被電鍍體形成，能夠防止被電鍍體下部形成的電場影響鍍膜的電鍍面內的均勻性。該被電鍍體下部形成的電場對鍍膜的面內均勻性的影響在以往的低電流密度的電鍍條件下不成為問題，但在比以往高的高電流密度的條件下，由于鍍膜在靠近電鍍槽底部的部分膜厚急劇變厚，因此成為了問題。
[0040]本發(fā)明第17方案為具有以下特征的第16方案的電鍍裝置:還具有由電介質構成、配置在上述陽極與上述攪拌器之間的調整板；上述調整板具有筒狀部和凸緣部，所述筒狀部的內徑沿著上述被電鍍體的外形；所述凸緣部連接到該筒狀部的上述陽極一側端部的外周面上，從而阻斷上述陽極與上述被電鍍體之間形成的電場；在該凸緣部的下端安裝有與上述分隔板連接的電場屏蔽部件。
[0041]這樣一來，通過設置調整板，能夠抑制陽極與被電鍍體之間形成的電場，同時通過在凸緣部與分隔板之間設置電場屏蔽部件，能夠防止電場從凸緣部與分隔板之間的間隙泄漏。
[0042]本發(fā)明第18方案為具有以下特征的第16方案的電鍍裝置:上述電鍍液分散室用上述屏蔽板分隔成陽極側液體分散室和陰極側液體分散室，從電鍍液供給通道給